История петрографии

2-ой половине 19 столетия отвечает новый этап развития наук о веществе земной коры. Резкая грань разделяет «домикроскопический» период исследования вещества, характеризующийся изучением его внешних признаков путем визуального наблюдения, и микроскопический период, когда для изучения ГП и минералов начал применяться поляризационный микроскоп. В 1850 г. Г. Сорби предложил методику изготовления прозрачных шлифов и изучения их с по­мощью поляризационного микроскопа. Последующие десятилетия стали периодом лавин­ного накопления огромного наблюдательного материала. В 1873 г. появилась монография Розенбуша «Микроскопическая физиография», где были рассмотрены оптические характеристики главных породо­образующих минералов. В 1879 г. Мишель-Леви и Фуке опубликовали свод­ную работу по минералогии изверженных пород. В 1891 г. Федоров изобрел «федоровский столик», который позволял уста­навливать строго ориентированное положение минерала в шли­фах. Бекке в 1903 г. разработал методику определения под микроскопом показателя преломления кристаллов и ввел в практику иммерсионный ме­тод. Параллельно с микроскопическим начало развиваться физ.-хим. направление петрографии. В 1911-1913 гг. Бекке и Гольдшмидт сделали попытки физико-химической интерпретации усло­вий образования метаморфических пород. К концу 19-началу 20 в. дискуссия развернулась вокруг 2-х основных проблем: происходят ли магматические породы из одной β магмы или из нескольких родоначальных магм и какой процесс является определяющим при кристаллизации магмы - кристаллизационно-гравитационная дифференциация или ее ликвация еще в жидком состоянии. К середи­не 19 в. благодаря работам Дю­роше, Добре и Усова, сложилось представление о 2-х типах метаморфизма: контактовом, возникающем в области непосредственного влияния магмы на вмещающую раму ранее существовавших образований, и региональном, происходящем вне контактовых зон. Розенбушу в 1877 г. удалось показать, что исходны­ми материалами для однотипных метаморфических пород могут служить совершенно различные породы. Вскоре популярной стала концепция глубинных зон мета­морфизма: основной причи­ной метаморфизма служит повышение T и P при погружении ГП на все большие глубины.

В конце 19 в. стало также популярным учение о круговороте и цикличности образования ГП, суть которого за­ключалась в превращениях: магма-изверженная порода-выветрелая порода-осадочная порода-слабометаморфизованная порода-глубоко-метаморфизованные сланцы-анатектические мигматиты-магма. Главным событием начала 20 в. было обособление учения о метаморфизме ГП. Далее последовало введение понятия об изоградах (Мишель-Леви, 1906), раз­граничение типов метаморфизма и разработка схем его глубинной зо­нальности с выделением минераль­ных фаций (Эскола, 1920). Интенсивно стало развиваться физико-химическое направ­ление в петрографии. Основы его были заложены в классических работах Гиббса, кото­рый в 1873 г. разработал энтропийные диаграммы, составившие теоретический фундамент экспериментальной термодинамики. Он же разработал теорию равновесного состояния гетерогенных ве­ществ и приложил ее к решению общих вопросов термодинами­ческого равновесия. Работы Ниггли о роли флюидного P в природных магматических сис­темах позволили выявить влияние флюидов на магму и выяснить многие проблем ее кристаллизации. В 1952-1957 гг. Коржинский разработал вопросы термодинамики метаморфических систем и показал, что условия равновесия минералов при метаморфизме зависят от T, P и химических потенциалов ле­тучих компонентов. Он разработал теорию метасоматической зо­нальности (метасоматизм при постоянном объеме вещества) и ввел особые термодинамические показатели, которые определяют до­стижение равновесия в метасоматических системах.

49. История геотектоники.

Хотя термин «геотектоника» имеет почти полуторастолетнюю дав­ность (он предложен немецким геологом К. Науманном в 1860 г.), геотектоника — сравнительно молодая наука, поскольку обособилась в самостоятельную научную и учебную дисциплину в 30-е годы ХХв., являясь до этого лишь разделом динамической геологии.

Первый этап (втор. пол. XVII – пер. пол. XVIII). В 1669 г. итальянский ученый датского происхождения Н. Стенон сформулировал положения, закладывающие основы тектони­ки: 1) осадочные породы первоначально накапливаются горизонтальны­ми слоями; их наклонное или изогнутое залегание является результатом последующих нарушений; 2) если на наклонном слое залегает слой го­ризонтальный (или более слабо наклоненный), это значит, что наклон первого слоя произошел до отложения второго; 3) горы не представля­ют постоянной величины. Причину тектонических нарушений Стенон усматривал в оседании и обрушении пластов над подземными пустота­ми, т. е. был нептунистом.

Крупнейшие естествоиспытатели XVII в. Декарт и Лейбниц попытались впервые представить нашу планету как развивающуюся и име­ющую продолжительную и сложную историю. Они предполагали, что Земля первоначально была расплавленной, а затем стала остывать и покрылась твердой корой. Сгущение паров окутывавших расплавленную Землю создало Мировой океан, а уход вод в подземные пустоты, сохранившиеся под корой, привел к образованию суши, включая горы. Также высказывались идеи о их связи с землетрясениями и с деятельностью вулканов.

Второй этап (вт.пол. XVIII – пер.пол. XIX в.) нептунист Вернер рассматривал наклонное залегание пластов либо как первичное, либо как связанное с провалом в подземные пустоты. Несмотря на эти серьезные заблуждения, некоторые нептунисты правильно подметили зональное строение горных со­оружений с залеганием гранитов в осевой части и наклоном осадочных толщ в обе стороны от оси, постепенно уменьшающимся к периферии.

Совершенно иные взгляды были высказаны Ломоносовым и затем шотландцем Дж. Хаттоном. Ломоносов призна­вал ведущую роль в образовании гор за эндогенными процессами («под­земный жар»). Дж. Хаттон уже связывает с проявлениями «подземного жара» вулканическую деятель­ность и магматизм вообще, считая главным типом движений земной коры вертикальные движения. Взгляды Ломоносова и Хаттона получили дальнейшее развитие в работах немецких ученых Гум­больдта и Буха и оформились в виде первой научной тектонической гипотезы — гипотезы поднятия, которая в первой четверти XIX в. вытес­нила нептунистические взгляды Вернера и его последователей. С раз­витием геологического картирования на основе биостратиграфии во второй четверти XIX в. появляется систематика складчатых нарушений, описываются не только складки, но и надвиги. Складко- и горообразование, а также тесно связан­ный с ними по гипотезе поднятия вулканизм считаются происходящими повсеместно одновременно в виде катастроф всемирного значения. Эти катастрофистские воззрения были постепенно преодолены с появлени­ем знаменитого труда Ч. Лайеля «Основы геологии» (1830)

Третий этап (вторая половина XIX в). Этот этап знаменуется, прежде всего, отказом от гипотезы поднятия и заменой ее гипотезой контракции (французский ученый Эли де Бомон), основывавшейся на космогонической гипотезе Канта - Лапласа, т. е. на представлении об охлаждении земного шара. Гипотеза контракции лучше объясняла происхождение складчатых горных систем, особенно после того, как было выяснено, что они рождаются в пределах особых зон, названных геосин­клиналями. Учение о геосинклиналях зародилось в Америке, но затем получило распространение и в Европе.

Французский геолог Э. Ог (1900) противопоставил геосинклиналям устойчивые континентальные площади, затем получившие название платформ или кратонов. Но решающий вклад в развитие учения о плат­формах был внесен русскими геологами, начиная с Карпинского и Павлова. К этому же этапу относится возникновение учения об изостазии (англичане Эри и Пратт, американец Деттон — ав­тор термина). Естественным завершением данного этапа явилось создание ав­стрийским ученым Э. Зюссом фундаментального труда «Лик Земли», в котором впервые, причем на основе гипотезы контрак­ции, было дано описание тектонического строения всей поверхности земного шара. В эти же годы французский геолог Бертран выделил 4 эпохи горообразования — гуронская (докембрийская), каледонская, герцинская и альпийская.

Четвертый этап (первая половина XX в.). Рубеж XIX и XX вв. отме­чен в геотектонике кризисом контракционной гипотезы, подорванной в своих астрономических (замена «горячей» космогонии Канта-Лапла­са «холодной»), физических (открытие естественной радиоактивности с выводом о разогреве Земли) и геологических (открытие шарьяжей, тре­бовавших очень значительного сокращения объема Земли за короткий срок) основах. Вместо контракционной гипотезы в начале века был вы­двинут ряд других — подкоровых течений, пульси­рующей (Обручев) и даже расширяющейся Земли. Наиболее радикально отличной от всех этих гипотез явилась гипотеза перемещения материков (Вегенер), положившая начало новому направлению в геотектонике - мобилизму, допускающему крупные горизонтальные перемещения кон­тинентальных масс, в противоположность фиксизму, принимающему их фиксированное положение относительно подстилающей мантии. Но наибольший успех в 30-50-е гг. XX в. выпал на долю концепции, возродивших представления сторонников гипотезы поднятия о ведущем значении вертикальных, особенно восходящих, движений в развитии земной коры и связавших эти движения с подъемом магмы, являющей­ся продуктом глубинной дифференциации вещества мантии Земли под влиянием разогрева радиогенным теплом (Белоусов).

Пятый этап (с 60-х гг. XX в.). К середине 50-х гг. благодаря успехам научно-технической революции на вооружение геологов, геофизиков и геохимиков поступили новые приборы, расширившие возможности по­знания строения и развития земной коры и тектоносферы в целом. На­чалось интенсивное изучение ложа океанов, приведшее к установлению коренных отличий океанской коры от континентальной, к открытию ми­ровой системы срединноокеанских хребтов, к обнаружению увеличения мощности осадков от хребтов к периферии океанов и др. Геофизики под­твердили существование в верхней мантии ослабленного слоя — асте­носферы, открыли явление остаточной намагниченности горных пород (палеомагнетизм), периодической инверсии магнитного поля Земли, линейные магнитные аномалии в океанах. Все эти и другие открытия по­казали недостаточность фиксистских концепций тектогенеза, особенно в части происхождения океанов, и обусловили неожиданный возврат к мобилизму в новой форме, получившей название тектоники литосферных плит.

К этому же этапу относятся такие важные достижения, как успехи в радиометрическом датировании горных пород, позволившие распро­странить историческую геотектонику на докембрий и выявить общие тенденции в развитии земной коры и литосферы; все более широкое при­менение результатов съемок поверхности Земли из космоса, не только указавших на большую роль в строении земной коры кольцевых структур разного масштаба и линеаментов, но подтвердивших также реальность взаимных горизонтальных перемещений литосферных плит и уточнив­ших рельеф, а следовательно, и структуру ложа океанов; огромный про­гресс сейсмических методов с применением сейсмической стратиграфии для освещения строения осадочного чехла континентов и океанов, сейсмики отраженных волн для выявления тонкой структуры коры складчато-покровных горных сооружений и фундамента платформ, глубинного сейсмического зондирования для определения строения земной коры и верхов мантии, сейсмической томографии для «просвечивания» мантий­ных глубин планеты вплоть до ее ядра. Не менее важны результаты глу­боководного океанского и сверхглубинного континентального бурения и успехи геохимии изотопов, а также редких и рассеянных элементов, существенно способствующих решению ряда задач геодинамики и гео­тектоники.

Тектоника плит, определяя геодинамику земной коры и верхней ман­тии, полностью сохраняет свое значение, но должна рассматриваться как часть более общей глобальной геодинамической концепции, находящейся пока в стадии становления.

50. Международное сотрудничество геологов.

Началом международного сотрудничества ученых-геологов надо считать Всемирную выставку в Филадельфии в 1876 г., когда сравнение выставленных на ней геологических карт разных стран Европы и Северной Америки наглядно показало необходи­мость согласования принципов их составления и условных обо­значений на основе международной стратиграфической шкалы. Главным образом с этой целью в 1878 г. в Париже была созвана 1-я сессия МГК. Начатая работа была продолжена на следующей сессии в Болонье в 1881 г. при активном участии русских ученых. С того времени сессии конгресса стали созываться регулярно, раз в 4 года, за ис­ключением перерывов, связанных с мировыми войнами 1914-1918 и 1939-1945 гг. Столетие созыва конгрессов было отмечено на 26-й сессии в Париже в 1980 г., а в 2004 г. во Флоренции намечено про­вести уже 32-ю сессию. Три сессии конгресса состоялись в нашей стране: 7-я в 1897 г. в Санкт-Петербурге, 17-я в 1937 г. и 27-я в 1984 г. в Москве. Традиционно одной из главных задач конгресса является орга­низация работы по созданию геологических карт, для чего была сформирована Комиссия по геологической карте Европы, затем мира. Этой комиссией было предпринято полистное издание карты Европы в масштабе 1:500 000, выпущен Геологический атлас мира в масштабе 1:10 000 000, настенная Геологическая карта мира того же масштаба. В 1956 г. была образована подкомиссия по тектоническим кар­там, работающая в Москве. Ею опубликованы два издания Меж­дународной тектонической карты Европы в масштабе 1:2 500 000 и 3-е издание в масштабе 1:5 000 000, Международная тектони­ческая карта мира в масштабе 1:15 000 000. Ведется работа над тектонической картой Азии. Вышли в свет подобные карты Се­в. и Юж. Америки, Африки, Австралии. Успешно рабо­тают при конгрессе комиссии по отдельным стратиграфическим системам, занятые определением их границ и ярусного деления, по структурной геологии и др. Однако периодическое проведение сессий МГК не полностью обеспечивало постоянство контактов между геологами разных стран и специальностей. С этой целью в 1960 г. был создан Международ­ный союз геологических наук. Аналогичный союз ученых в области геофизики и геоде­зии был образован в 1965 г. Международный геофизический год дал старт серии крупных международных научных проектов, разрабатываемых совместны­ми усилиями обоих научных союзов, работающих в области наук о Земле. 1-ым таким проектом явился Проект верхней ман­тии. Этот проект разрабатывался в 1960-е гг.; ему на смену пришел Геодинамический проект, разработка кото­рого заняла следующее десятилетие. С начала 80-х гг. исследова­ния проводятся по международной программе «Литосфера», вклю­чающей несколько научных направлений. Более определенную геологическую направленность имеют исследования по Международной программе геологической кор­реляции (МПГК), начатые в 1972 г. Необходимость прогнозирования изменений климата и оценки их возможного влияния на человечество недавно вызвала к жизни еще одну научную программу - «Глобальные изменения». В рамках программы «Литосфера» осуществляется программа «Европроба», предусматривающая комплексное изучение глубин­ного строения Европы. Три мощных объединения специалистов в области наук о Зем­ле действуют в Сев. Америке — в США, Канаде и Мексике. Это Американское геологическое общество, Американский геофизический союз и Американская ассоциация гео­логов-нефтяников. Своеобразным международным полигоном стала Антаркти­да, в геолого-геофизическом исследовании которой интенсивно участвуют Россия, США, Великобритания, Япония, Австралия.

Все более широкое распространение получает практика 2-х- и трехсторонних совместных геолого-геофизических проектов.

51. Геохронологическая (стратиграфическая) шкала – история становления.

Решающую роль в определении относительного возраста слоев с использованием остатков организмов, заключенных в этих слоях сыграли работы Смита в начале 19 в. Смит подметил, что смежные слои содержат сходные, ископаемые и, наоборот, дале­ко отстоящие друг от друга в разрезах слои характеризуются резко отличными окаменелостями. Своими исследованиями Смит доказал закономерное распределение ископаемых остатков организмов в слоях земной коры и тем самым выявил возможность их распознавания палеонтологическим (биостратиграфическим) методом. На основании этого метода он установил стратиграфическую последовательность слоев Англии и Уэльса и составил первые настоящие геологические карты, на которых осадочные отложения, были расчленены не только по составу, но и по относительному возрасту. После его работ геологическое картирование становится основным методом геологических исследований. Одновременно работами Смита была заложена основа создания стратиграфи­ческой (геохронологической) шкалы. Исследования Смита, Кювье, Броньяра оказали решающее влияние на дальнейшее развитие геологии. Геология обрела достаточно мощный метод исследования, появилась логическая основа для региональных исследований. Сопоставление разрезов Англии и Центральной Европы позволило бельгийскому геологу Омалиусу д'Аллуа выступить в 1831 г. с общими синтетическими схемами осадочных образований, кото­рые являются прототипами расчленения верхнеPz и Mz отложений в современной геохронологической шка­ле. Дальнейшее развитие стратиграфии шло стремительно, и уже к 40-м гг. 19 в стратиграфическая шкала с выделением систем была разработана практически для всего Fz. K система была выделена Омалиусом д'Аллуа в 1822 г.; C - Конибиром и Филлипсом в 1822 г.; J - Броньяром в 1829 г.; T - Альберти в 1834 г.; € - Седжвиком в 1835 г.; S - Мерчисоном в 1839 г.; D - Седжвиком и Мерчисоном также в 1839 г.; P - Мерчисоном в России в 1841 г.

Во 2-ой половине 19 в были выделены недостаю­щие компоненты стратиграфической шкалы: N система в 1853 г. Хорнсом, P - в 1866 г. Науманом; AR - в 1872 г. Дэной; O система — в 1879 г. Лапвортом, PR - в 1887 г. Эммонсом.

52. История кристаллографии.

В рамках минералогии во 2-ой половине 19 в. быстрыми темпами развивалось и кристаллография. Основываясь на учении о симметрии, теории решетчатых си­стем и кристаллографических построениях Браве, кристалло­графы 2-ой половины 19 столетия направили свои усилия на создание теории кристаллической структуры вещества. Основные достижения кристаллографии на рубеже 19 и 20 вв. Ферс­ман связывает с именами Грота, Федорова и Гольдшмидта. Грот был организатором первого Ин­ститута минералогии в Германии, создателем международного «Жур­нала кристаллографии и минералогии», являлся автором обоб­щающих трудов по физ. и хим. кристаллографии. Он сформулировал закон о соотношении между составом и симметрией крис­таллов. Федоров высказал новые оригинальные идеи и создал стро­гую математическую основу со­временной кристаллографии. Раз­работанная им новая методика изучения кристаллов и минера­лов («федоровский столик») спо­собствовала быстрому развитию минералогических и петрографи­ческих исследований. В 1890 г. он математически обосновал 230 способов раз­мещения материальных частиц в кристаллах — 230 пространственных групп симметрии. Гольдшмидт создал фундаментальные труды по кристаллографии. Им были составле­ны крупные сводные справочники. В начале 20 в. Лауэ открыл явление дифрак­ции рентгеновских лучей на кристаллах и доказал решетчатую геометрию кристаллических структур. Эти законы легли в основу современного кристаллохимического этапа исследования вещества, когда изучается связь между расположением атомов в структурах кристаллов и их хим. составом, характером химической связи и свойствами.

53. История минералогии.

Средние века: Большой интерес представляет «Минералогический трактат» Бируни, содержащий сведения по определению, обработке и при­менению около 100 минералов и ГП. Автор использо­вал в качестве одного из диагностических признаков не только цвет и прозрачность, но и удельный вес минералов, впервые раз­работав способ его определения. 16 в. В труде «О камнях» Палис­си описывает кристаллическую форму минералов, обращая внимание на ее специ­фичность, а также высказывает идею об образовании кристаллов из солевых растворов, отмечая отличие этого процесса от превращения воды в лед. 17 в. Агриколе принадлежало разделе­ние минеральных тел на 2 главные группы: однородных тел, или минералов, и сложных минеральных тел, или ГП. Тем самым именно с Агриколы начали различать соб­ственно минералогию и петро­графию. 18 в. Ломоносов сделал ряд важных наблюдений в области минералогии. Он дал свою классификацию ГП: метал­лы, полуметаллы, жирные (горючие) минералы, соли, камни и земли, руды. В этой классификации кроме хим. и мине­рал. состава он использовал структуру и текстуру по­род, а также учитывал их генезис. Измеряя грани углов алмаза и других кристаллов, независимо от Стенона вывел закон о постоянстве углов кристаллов. Кронштедт предложил 1-ую классификацию минералов по химическому составу. Вернер разрабо­тал критерии, позволяющие навести определенный порядок в классификации минералов, сгруппировать разрозненные сведения о них в единую систему. В первые десятилетия 19 в. успехи физики и химии дали возможность выйти на новый уровень исследования вещества земной коры, и крупнейшие химики стали ведущими минералогами того время. В результате их деятельности был определен точный состав порядка 450 минералов. Берцелиус в 1815 году предложил 1-ую химическую классификацию минералов с учетом атомной массы и с применением буквенных символов элементов и формул хим. соединений. В 1818-1821 Митчерлих объяснил явление изоморфизма и полиморфизма. В 1849 Брейтгаупт ввел понятие парагенезис минералов. В минералогии во 2-ой половине 19 в. основные достижения были обусловлены более тщательным изу­чением хим. состава минералов, их детальным описани­ем и определением регионального распространения. Увеличилось общее количество изученных минералов. Успехи химии и физики позволили минералогам сосредоточить внимание на проблемах изоморфизма, хим. состава и структуры основных породообразующих минералов. Глав­ными объектами исследования стали минералы класса силикатов. В начале 20 в произошла революцияв связи с открытием рентгеновских лучей (1895) и явления их дифракции в кристаллах (1912), предсказанного ранее Лауэ. Разработали метод рентгеноструктурного анализа, позволившего «увидеть» внутреннюю структу­ру кристаллов, расположение атомов в кристаллической решет­ке и измерить расстояния между ними. Начал­ся период кристаллохимии минера­лов. Применение рентгеноструктурного анализа подтвердило ре­альность теоретически выведенных ранее Федоровым и Шёнфлисом 230 пространственных групп симметрии. Гольдшмидт (1937) сформулировал основной закон кристаллохимии: «Кристалли­ческая структура какого-либо вещества обусловливается чис­лом, величиной и поляризационными свойствами его струк­турных единиц, каковыми являются атомы, ионы или группы атомов». Данные рентгеноструктурного анализа привели к коренному пересмотру принятых ранее на смешанной химико-кристаллографической основе классификаций минералов; теперь во главу угла были поставлены общие особенности их внутренней структуры.

54. Новейший период развития геологии (вторая половина ХХ в.)

(Хесс, Вилсон, Коржинский)

Тектоника литосферных плит. 2) Исследования Мирового океана, включая глубоководное бурение. Исследование Земли из космоса. 3) Геохронология DCm. 4) Изотопный уровень исследования вещества. 5) Сверхглубокое бурение на континентах. 6) Сейсмостратиграфия, сейсмотомография, палеомагнетизм. 7) Экспериментальная минералогия и петрология, геохимия, космохимия. 8) Математическое моделирование. 9) Геоинформатика. Хесс выдвинул в 1960 г. концепцию расширения океанов за счет из разрастания от осей срединных хребтов. Предполагалось раздвижение континентов с новообразованием океанской коры между ними и их перемещение вместе с последней по поверхно­сти астеносферы под действием конвективных течений в мантии. Вайн и Мэтьюз в 1963 г. объяснили образование полосового маг­нитного поля океанов наложением 2-х процессов - спрединга ложа океанов и периодических инверсий магнитного поля Земли. В течение 1960-х гг. были получены данные палеомагнетизма - определения остаточного магнетизма континентальных пород. Было обнаружено, что ориентировка магнитного поля прошлых геоло­гических эпох отличается от современной, причем тем больше, чем древнее эпоха. В 1965 г. Вилсон обнаружил закономерное удревнение возраста океаничес­ких островов по мере удаления в обе стороны от оси срединных хребтов. К 1967 г. благодаря появлению мировой сети сейсмических станций окончательно прояснилась картина распределения сейсмической активности Земли. Очаги землетрясений оказались локализованными в узких зонах, приуроченных к рифтовым и вообще осевым зонам срединно-океанических хребтов, к глубоководным желобам и к Альпийско-Гималайскому поясу активного горообразования. Глубоководное бурение началось в т 1968 г. Этому предше­ствовал проект Мохол (1961), целью которого было вскрытие мантии и опреде­ление характера ее границы с корой. Вскрыли β 2-ого слоя океанской коры. С судна «Гломар Челленджер» в 70-х гг.19 в были впервые проведены крупномасштабные исследования ложа океанов и их осадочного чехла. Затем такое бурение было проведено с «Джойдес Резолюшн». Важно то, что в океанах не было обнаружено осадков и β древнее среднеюрских; это означает, что кора совре­менных океанов начала формироваться лишь в J. Данные бурения в сочетании с картированием магнитных аномалий позволили составить карту возраста ложа оке­анов. В 1980-е гг. начались исследования, направленные на прямое измерение современных движений литосферных плит. Результаты этих измерений дали сопоставимый между собой материал о величинах горизонтальных смещений литосферных плит и внутриплитных деформаций.

В 80-е гг. были начаты исследования глубоких недр Земли методом сейсмической томографии, заключающимся в обработке сверхмощных компьютерах огромного массива информации, содержащейся в десятках тысяч записей землетрясений, с целью обнаружить изменения скорости распространения сейсмических волн на различных уровнях в мантии Земли. Ученые выявили существование подобных изменений, что послужило доказательством существования в мантии конвективных течений. В 1906 г. Штейнманн выделил офиолитовый комплекс. Тот факт, что офиолиты известны не только из Kz и позднего Mz, но и из раннего Mz, Pz и позднего PR, а в последнее время были обнаружены и в раннем PR и даже в позднем AR, служит указанием на суще­ствование океанических бассейнов, или во всяком случае бассей­нов с корой океанского типа, уже начиная с позднего AR. Очень большое значение приобрели данные по изотопии стронция, неодима для определе­ния мантийного или корового происхождения магмы.

С началом применения мощных компьютеров появилась возможность резкого ускорения получения геофизической информации, ее регистрации, обработки и интерпретации с применением цифрового кодирования. Сейсмическими методами отраженных волн было изучено строение земной коры в пределах покровно-складчатых сооруже­ний и платформ, а методом преломленных волн были выявлены границы раздела внутри коры. Развитие сейсмостратиграфии, выражающейся в составлении исключительно деталь­ных и наглядных профилей через осадочные бассейны с помощью многоканальной сейсмики отраженных волн. Развитие глубинной сейсмики позволило установить расслоенность земной коры и литосферы, выявить различные геологические свойства глубинных участков земной коры на континенте, определить аномальные мощности литосферы.

55. “Критический” период развития геологии (первая половина ХХ в.).

(Штилле, Шатский, Белоусов, Зюсс, Вегенер, Брэгг, Вернадский, Ферсман, Гольдшмит, Карпинский, Обручев)

Итоги: 1). Разработка рентгеноструктурного анализа открыла возможность расшифровки кристаллической структуры минералов, вклю­чая наиболее сложные из них. 2). Успехи сейсмологии позволили создать модель оболочечного строения земного шара вплоть до внутреннего ядра. 3). Открытие радиоактивности привело к установлению истин­ного возраста Земли и позволило наметить главные рубежи a6солютной геохронологической шкалы. 4). Биостратиграфический метод был распространен на поздний DCm, в котором выделены R и V. 5). Большая часть площади континентов подверглась геологическому изучению, созданы геологические карты крупных регионов. 6). Были открыты глубоководные желоба, охарактеризованные интенсивными отрицательными аномалиями Fтяж, и намечено существование сейсмофокальных зон, наклоненных под материки и островные дуги. 7). Выявлена синхронность проявления интенсивных тектони­ческих деформаций, магматизма и метаморфизма. 8). Геофизика и геохимия выделились в самостоятельные крупные разделы наук о Земле. Список собственно геологических дисциплин пополнился геоморфологией, геотектоникой, литологией, микропалеонтологией, металлогенией, инженерной геологией, геокриологией. Особое место стали занимать дисциплины о геологии ПИ. 9). Развитие учения о геосинклиналях, орогенах и платформах. Появление мобилизма. Пробелы:1). Практически-геоморфологически, геологически и гео­физически — не изученным оставалось ложе океанов. 2). Некоторые регионы континентов оставались геологически слабо освещенными, в частности большие области Арктики, Антар­ктика, а также Центральная Азия (Тибет и прилегающие районы). 3). Не сосуществовало сколько-нибудь обоснованного страти­графического расчленения DCm как в региональном, так, тем более, в глобальном масштабе, что на давало возможности восстановить раннюю историю Земли. Суждения о возрасте мета­морфических толщ основывались лишь на уровне их метамор­физма и интенсивности дислокаций. 4). Не была разработана достаточно убедительная геодинами­ческая концепция, и все ограничивалось противоречивыми умо­зрительными гипотезами, не имеющими физического обоснова­ния. Это относится и к гипотезе А. Вегенера, в чем частично со­стоит причина ее неприятия большинством геологов.

56. Эволюционный период развития геологии (вторая половина XIX в.).

(Бомон, Холл, Дэна, Грот, Федоров)

1). Эволюционные идеи Ляйеля и Дарвина определяли общее развитие геологи и естеетвознания в целом. 2). Гипотеза контракции Бомона стала новой парадигмой геологии. Приоритет горизонтальных движений в формировании лика Земли был подтвержден региональными исследованиями. 3). Методика изготовления прозрачных шлифов и использова­ние поляризационного микроскопа оказались переломным моментом в исследовании ГП и минералов и привели к расцвету оптической петрографии. 4). Наметился переход от химического этапа к кристаллохимическому периоду исследования вещества. 5). Возникла идея использовать сейсмические волны как источник информации о глубинном строении Земли. Разрабатывались методики использования данных гравиметрии и маг­нитометрии для выяснения глубинного строения Земли. 6). В рамках сформировавшегося учения о ПИ были предложены основные концепции рудообразования. 7). Нефть стали рассматривать как ПИ, были высказаны первые предположения о ее происхождении и закономерностях размещения ее скоплений. 8). В ведущих странах мира возникли национальные геологи­ческие службы 9). В рамках международного сотрудничества геологов были организованы Международные геологические конгрессы - (МГК

57. Научный этап развития геологии – подготовительный период (середина XVIII – начало XIX вв.).

(Бюффон, Кант, Ломоносов, Вернер, Хаттон)

1). Становление научной геологии. 2). Космогоническая гипотеза Канта-Лапласа. 3). Физический этап изучения вещества. 4). Химический этап изучения вещества. Минералогия. 5). Геологическое картирование. 6). Палеонтология. Биостратиграфический метод. 7). Гипотеза кратеров поднятия.

Несмотря на то что в конце 18 в. противоречия между нептунистами и плутонистами еще полностью не были разрешены, можно констатировать, что к этому времени был заложен фундамент геологической науки, которая и получи­ла свое первое название – «геогнозия». Стенон, а затем Ардуино, Фюксель, Вернер разработали принципы 1-ого расчленения слоистой осадочной оболочки Земли; Моро и вслед за ним Хат­тон правильно оценили роль вулканизма и вообще магматизма, а Ломоносов - активную роль поднятий, а также, относительное значение эндогенных и экзогенных процес­сов в развитии Земли. Сначала Декарт и Лейбниц, а затем Кант и Лаплас заложили космогоническую основу этого развития. Были предприняты первые попытки оценить реальную длительность истории Земли, выйдя за рамки библейского летоисчисления (Бюффон, Ломоносов), и наметить ее этапы (Декарт, Бюффон). Появились пока еще несовершенные геологические карты и стра­тиграфические разрезы. Наметились первые элементы классифи­кации минералов и ГП, начали изучаться их состав и физические свойства. Однако явно не хватало исключительно важного элемента: не был найден инструмент, позволяющий на­дежно определить относительную древность ГП и уста­новить их межрегиональную корреляцию; расчленение разрезов проводилось лишь на основе литологии, степени изменений, ча­стоты встречаемости органических остатков.

58. История стратиграфии.

Во 2-ой половине 18 в. началось изучение последовательности напластования осадочных ГП. Среди первых попыток расчленения осадочных пород по времени их образованиявыделяется работа Ардуино, который проводил исследования в Северной Италии. Ардуино выделил здесь 3 последовательно об­разовавшихся комплекса отложений, названных им соответственно первичными, вторичными и третичными. В качестве самостоятельной группы Ардуино выделял вул­канические породы. Во Франции Геттар изучил осадоч­ные породы Парижского бассейна и заключенные в них окамене­лости, составил первую литолого-стратиграфическую геологическую карту этой области. Леман отобразил впервые сводный разрез ЮВ Гарца, на котором показаны последовательность напластования и состав всех на­блюдаемых там слоев. Фюксель впервые пытался разра­ботать и использовать систему соподчиненности стратиграфических понятий, выделяя в качестве самостоятельных стратиграфических таксонов слои, залежи, формации. Формации Фюксель рассмат­ривает как комплекс тесно связанных по составу и залеганию слоев, возникших в одинаковых условиях, отвечающих определенной эпо­хе в жизни Земли; смена формаций отвечает последовательной сме­не различных эпох в истории Земли. В начале 19 в Смит предложил биостратиграфический метод. В 1-ой половине 20 в. с открытием радио­активности возникла перспектива определения абсолют­ного возраста ГП, причем не только осадочных. Болтвуд предложил U-Pb метод датирования пород. В 1908-1910 гг. Стретт обосновал и попытался применить He метод. Но решающие шаги в раз­витии радиогеохронометрии были сделаны Холм­сом и Баррелом. Опубликованная в 1913 г. Холмсом и уточненная в 1917 г. Баррелом геохронологическая шкала Fz в опреде­лении возраста границ геологических периодов Fz и их длительности уже несущественно отличается от современной. И все же биостратиграфический метод остается главным ин­струментом расчленения и корреляции геологических разрезов. Его возможности существенно расширяются за счет вовлечения в орбиту исследований мелких фораминифер, радиолярий, диатомей, спор и пыльцы высших растений (позже - конодонтов и нанопланктона). В области стратиграфии, пожалуй, главным достижением за этот период было открытие российскими геологами крупных под­разделений верхнего DCm: в 1945 г. Шатский выделил R группу, а в 1950 г. Соколов - V систему. Важное значение имело открытие в V отложениях Австра­лии богатой фауны бесскелетных беспозвоночных, получившей название эдиакарской по месту ее обнаружения. Важную роль в развитии стратиграфии сыграли геофизические методы - магнитостратиграфия и сейсмостратиграфия.

59. Донаучный этап развития геологии (античный, схоластический, эпоха Возрождения).

(Страбон, Аристарх, Аристотель, Сина, Бируни, Леонардо да Винчи, Агрикола, Декарт, Лейбниц, Стенон)

Зарождение представлений о минералах, ГП и геол. процессах (5 в до н.э – 5 в н.э.).

Аристотель указывал на периодические изменения в расположении суши и моря; вселенную счи­тал вечной и в общем неизменной. Страбон считал, что образования островов и даже значительных участков суши происходит в результате вулка­нических извержений, а также опусканий, вызванных землетря­сениями. Фалес считал, что субстанцией, образующей мир, является вода. 2) 5-14 вв Бируни придер­живался мнения о шарообраз­ности Земли, но и попытался довольно пра­вильно определить длину ее ок­ружности; составил геогра­фическую карту Старого Света; предложил пра­вильное объяснение появления восходящих источников воды и образования речных наносов; справедливо указывал, что эти процессы требуют для своего осуществления длительного време­ни и что размеры отлагаемых рекой обломков зависят от скорости ее течения; повторил, что море и суша могут меняться местами; написал «Минералогический трактат»: сведения по определению, обработке и при­менению около 100 минералов и ГП; использовал удельный вес минералов, впервые раз­работав способ его определения.

Ибн Сина считал, «камни» могут образовываться 2-мя пу­тями — либо из грязи, либо из вод­ной среды; это касается и остатков животных и растений. Причиной образования гор могли явиться землетрясения, другая причина-«окаменение» илистого материала. Обитаемый ныне мир был некогда необитаемым и погруженным в океан. Последовательность слоев отражает последовательность времени их отложения – основа принципа суперпо­зиции слоев. Выделил 4 категории: камни, плав­кие тела (металлы), серные горючие вещества и соли. Эпоха возрождения: Леонардо да Винчи тщательно и точно описывает морфологию, динамику и эволюцию речных долин, про­цесс речной эрозии и накопления речных и морских наносов; подмечает, что эрозия расчленяет слои, которые ранее непрерывно протягивались через современные долины; мысль о непостоянстве расположения суши и моря. Палисси стал пио­нером гидрогеологии: «источники в конечном счете питаются дождевыми водами, просачивающимися в почву»; отмечает, что среди ископаемых встречаются остатки исчезнувших живот­ных и растений, в том числе похожих на тропические, отвергает роль Всемирного потопа; высказывает идею об образовании кристаллов из солевых растворов. Агрикола разделил минеральные тела на 2 группы: однородные тела, или минералы, и сложные минеральные тела, или ГП. С него начали различать соб­ственно минералогию и петро­графию. Он предложил свою классификацию минералов, под­разделив их на земли, соли, драгоценные камни, металлы, и ГП, сгруппировав их по цвету, твердости и другим физичес­ким свойствам; описал 20 новых минералов, выделил разные формы залегания рудных тел: жилы, штоки, линзы, пластовые залежи. Декарт изло­жил идеи образования Земли: Земля представ­ляет собой охладившуюся звез­ду, в центре которой еще сохра­нилась солнечная материя. Такое строение не считал изначальным, допускал, что оно было не­устойчивым и претерпело в даль­нейшем катастрофические изме­нения. Лейбниц, как и Декарт, принимает, что Земля первоначально была расплавленной. Гук посвятил свою работу землетрясениям, которые он связывал с действием подземного огня, вызывающего также и вулканические извержения. Моро считал активную вулканическую деятельность главным фактором изменения рельефа Земли; выступал против представлений о Всемирном потопе.

60. История геохимии.

К 1-ой половине 20 в. относится зарождение геохимии. Предпосылками возникновения геохимии были открытие Менделеевым периодического закона распределения хим. элементов (1869), появление модели строения атома Бора-Резерфорда (1908), введение в практику гео­логов спектрального анализа. Данные о химическом составе ГП и минералов на­чали накапливаться уже со 2-ой четверти 19 в., а термин «гео­химия» был предложен еще в 1838 г. Шёнбейном. Кларк опубликовал в 1908 г. сводку по хим. составу земной коры, в которой он вычислил ср. со­держание в коре различных элементов. Кларк, Вернадский, Ферсман - основатели геохимии. Bepнaдский дал определение предмета гео­химии и положил начало ее разработке. Ферсману принадлежит капитальный четырехтомный труд «Геохимия» (1932-1939). Гольдшмидт и Ферсман развивали в геохимии в 20-30-е гг. 20 в. кристаллохимическое направление. Гольд­шмидт придавал определяющее значение при изучении хим. эле­ментов мотиву строения кристал­лической решетки, размеру их ионов и атомов. Ферсман выдвинул идею о том, что последовательность кри­сталлизации минералов в приро­де определяется энергией их кри­сталлической решетки, которая зависит от радиусов ионов, валентности, поляризационных и некоторых других свойств атомов; положил начало региональной геохимии. В особое направление выделилась в 20-30-е гг. геохимия про­цессов гипергенеза в связи с образованием осадочных ПИ. Развивалась гидрогеохимия - геохимия природных, в особенности подземных, вод; начало ее положил Вернад­ский. Вернадский размышлял о проблеме геохимической и вообще гео­логической роли живого вещества, т.е. о биогеохимии. Его ближайшим последователем в этом направлении был Виноградов, собравший и обобщивший огромный материал по хим. составу мор­ских организмов. Виноградов стал первым вице-президентом Академии наук СССР по наукам о Земле; создал кафедру геохимии в МГУ. Потребности индустриализации страны стимулировали раз­работку в СССР геохимических методов поисков ПИ; заслуга в этом принадлежит прежде всего Сафронову (1904-1982) и Соловову (1908-1993). Геохимия от изучения хим. состава Земли перешла на межпланетный и космический уровень.